TWI507435B - Chemical mechanical polishing pads and chemical mechanical grinding methods using them - Google Patents

Chemical mechanical polishing pads and chemical mechanical grinding methods using them Download PDF

Info

Publication number
TWI507435B
TWI507435B TW099144979A TW99144979A TWI507435B TW I507435 B TWI507435 B TW I507435B TW 099144979 A TW099144979 A TW 099144979A TW 99144979 A TW99144979 A TW 99144979A TW I507435 B TWI507435 B TW I507435B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
polishing
chemical mechanical
layer
polishing layer
hardness
Prior art date
Application number
TW099144979A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201130871A (en
Inventor
Katsutaka Yokoi
Ayako Maekawa
Hirotaka Shida
Satoshi Kamo
Shinji Tonsho
Keiichi Satou
Naoki Nishiguchi
Hiroyuki Tano
Original Assignee
Jsr Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jsr Corp filed Critical Jsr Corp
Publication of TW201130871A publication Critical patent/TW201130871A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI507435B publication Critical patent/TWI507435B/zh

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/24—Lapping pads for working plane surfaces characterised by the composition or properties of the pad materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/042—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/48—Polyethers
    • C08G18/4804—Two or more polyethers of different physical or chemical nature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/48—Polyethers
    • C08G18/4833—Polyethers containing oxyethylene units
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/48—Polyethers
    • C08G18/4854—Polyethers containing oxyalkylene groups having four carbon atoms in the alkylene group
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72—Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/74—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72—Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/74—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic
    • C08G18/76—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic
    • C08G18/7657—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings
    • C08G18/7664—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings containing alkylene polyphenyl groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L71/00—Compositions of polyethers obtained by reactions forming an ether link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L75/00—Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L75/04—Polyurethanes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
    • C08L2205/025—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group containing two or more polymers of the same hierarchy C08L, and differing only in parameters such as density, comonomer content, molecular weight, structure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/03—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Description

化學機械研磨墊及使用其之化學機械研磨方法
本發明係關於一種化學機械研磨墊及使用該化學機械研磨墊之化學機械研磨方法。
過去，研磨玻璃或半導體元件用之研磨墊可使用於不織布中含浸有聚胺基甲酸酯溶液而獲得之多孔質不織布或聚胺基甲酸酯成形物。尤其，作為適用於使半導體基板表面平坦化之化學機械研磨方法(Chemical Mechanical Polishing，以下亦稱為「CMP」)中之化學機械研磨墊檢討如以下所例示之聚胺基甲酸酯製之研磨墊。
例如，特表平8-500622號公報中敘述將填料狀之成分分散於聚胺基甲酸酯中而成之研磨墊，特開2000-17252號公報或日本專利第3956364號公報中敘述使用發泡聚胺基甲酸酯而成之研磨墊，特開2007-284625號公報中敘述調整多元醇或異氰酸酯之使用量並調節胺基甲酸酯樹脂之交聯度，藉此控制物性值而成之研磨墊，特開2003-332277號公報中敘述控制研磨層之極表面之特性之研磨墊等。
然而，使用該等過去之材料的化學機械研磨墊由於係為了改善CMP中之被研磨面之平坦性，尤其是大多著眼於研磨層之高彈性率化，故並未針對研磨層之比重與硬度之關係充分進行討論。
例如，日本專利第3956364號公報中所述之研磨墊係藉由使研磨層成為多孔質構造而實現高彈性率化。該研磨墊之構成研磨層之材質本身之硬度雖高，但由於其多孔質構造故而研磨層比重低，且為了利用其多孔質構造之緩衝效果而追隨被研磨面之凹凸使其容易造成變形，故CMP中之被研磨面之平坦性易變得不足。
另一方面，正因為單單提高研磨層之比重因而不追隨被研磨面之凹凸，而使研磨層變硬，則因進入到被研磨面與研磨層之間之研磨屑或研磨墊屑而容易使研磨缺陷(刮痕)增大。
因此，本發明之數種樣態係為解決上述課題，而提供可同時改善CMP中之被研磨面之平坦性與降低研磨缺陷(刮痕)之化學機械研磨墊，以及使用該化學機械研磨墊之化學機械研磨方法。
本發明係為解決上述課題之一部分而完成者，可以如下樣態或適用例實現。
[適用例1]
本發明之化學機械研磨墊之一樣態之特徵為具有由含有熱塑性聚胺基甲酸酯之組成物形成之研磨層，且前述研磨層之比重為1.15以上1.30以下，且前述研磨層之Duro D硬度為50D以上、80D以下。
[適用例2]
如適用例1之化學機械研磨墊，其中前述研磨層拉伸時之殘留變形為2%以上、10%以下。
[適用例3]
如適用例1之化學機械研磨墊，其中前述研磨層浸漬在23℃之水中24小時時之體積變化率為0.8%以上、5.0%以下。
[適用例4]
如適用例1之化學機械研磨墊，其中前述研磨層浸漬在23℃之水中4小時時之表面硬度為2N/mm2 以上、10N/mm2 以下。
[適用例5]
如適用例1之化學機械研磨墊，其中前述熱塑性聚胺基甲酸酯含有源自由脂環式異氰酸酯及芳香族異氰酸酯所選出之至少一種之重複單位。
[適用例6]
如適用例1之化學機械研磨墊，其中前述組成物進而包含水溶性粒子。
[適用例7]
本發明之化學機械研磨方法之一樣態，其特徵為使用如適用例1至適用例6中任一項之化學機械研磨墊進行化學機械研磨。
本發明之化學機械研磨墊係由含有熱塑性聚胺基甲酸酯之組成物形成，且藉由具備具有特定範圍之比重及硬度之研磨層，可同時改善CMP中之被研磨面之平坦性與降低研磨缺陷(刮痕)。
以下針對本發明之較佳實施形態加以詳細說明。本發明中所謂「潤濕狀態」意指將研磨層浸漬於23℃之水中4小時時之狀態。又，本發明書中，僅稱「硬度」時係指Duor D硬度，僅稱「表面硬度」時係指萬能硬度(universal hardness)(HU：N/mm2 )。再者，研磨層之潤濕狀態中之表面硬度亦如後述實施例所示，表示施加一定壓力時之萬能硬度(HU：N/mm2 )。
1.化學機械研磨墊
本實施形態之化學機械研磨墊之構成只要是至少一面上具備研磨層即無特別限制。又，本發明中，所謂「研磨層」係指在進行化學機械研磨時具有與被研磨物接觸之面(以下稱為「研磨面」)之單層。亦即，本發明在研磨層與支撐層之間亦可包含不具有研磨面之其他層，但該其他層由於不具有研磨面故非「研磨層」。前述研磨層係由含有熱塑性聚胺基甲酸酯之組成物利用後述之製造方法形成。又，前述研磨層之比重為1.15以上、1.30以下，且Duro D硬度為50D以上、80D以下。以下針對本實施形態之化學機械研磨墊加以詳細說明。
1.1研磨層
構成本實施形態之化學機械研磨墊之研磨層係由含有熱塑性聚胺基甲酸酯之組成物(以下亦簡稱為「組成物」)利用後述之製造方法所形成。
一般，含有聚胺基甲酸酯之研磨層分類成發泡類與非發泡類。非發泡類之研磨層之情況，就其構造而言，比重或硬度均比發泡類大，隨之而來的是研磨層對於被研磨面(晶圓等表面)凹凸之彈性變形變小。結果，有被研磨面之平坦性變好之傾向。相反地，研磨層之硬度於發泡類較大，故有因研磨屑或研磨墊屑進入被研磨面與研磨層之間而使研磨缺陷(刮痕等)發生增大之傾向。
另一方面，發泡類之研磨層時，就其構造而言有比重或硬度變小之傾向。據此，以柔軟研磨層之表面捕集進入被研磨面(晶圓等之表面)與研磨層間之研磨屑或研磨墊屑，可避免對被研磨面因強制抵壓而接觸研磨屑或研磨墊屑，故可降低研磨缺陷之發生。相反地，由於研磨層追隨被研磨面之凹凸之彈性變形變大，故有被研磨面之平坦性變差之傾向。就上述而言，所謂改善被研磨面(晶圓等之表面)之平坦性與降低研磨缺陷(刮痕等)被認為是相反的特性。
然而，本發明人等發現藉由使用含有熱塑性聚胺基甲酸酯之組成物製備研磨層，且控制該研磨層之比重及硬度，於過去技術上認為困難的被研磨面(晶圓等之表面)平坦性提高以及研磨缺陷(刮痕等)減低可兩者兼具。
1.1.1.組成物 1.1.1.1.　熱塑性聚胺基甲酸酯
依據含有熱塑性聚胺基甲酸酯之組成物，可製備柔軟性優異之研磨層。藉由以柔軟的研磨層表面捕集進入於被研磨面與研磨面之間之研磨屑或研磨墊屑，可防止該等以強制抵壓接觸於被研磨面，故被認為可抑制研磨缺陷之發生。相對於此，使用熱交聯性聚胺基甲酸酯(熱硬化性聚胺基甲酸酯)製備含有經交聯之聚胺基甲酸酯之研磨層時，難以對研磨層賦予足夠之柔軟性，故難以抑制研磨缺陷之發生。
再者，含有使熱交聯性聚胺基甲酸酯交聯而強固結合分子鏈之聚胺基甲酸酯之研磨層，相較於使用熱塑性聚胺基甲酸酯製作之研磨層，具有與水接觸亦難以膨潤之性質，於溼潤狀態下之表面硬度仍未下降。因此，研磨層含有經交聯之聚胺基甲酸酯時，成為以表面硬度高之研磨層表面捕集進入於被研磨面與研磨面之間之研磨屑或研磨墊屑，將該等以強制抵壓而與被研磨面接觸，故無法抑制研磨缺陷之發生。
前述組成物所含之熱塑性聚胺基甲酸酯較好含有源自由脂環式異氰酸酯與芳香族異氰酸酯所選出之至少一種之重複單位。由含有具有該化學構造之熱塑性聚胺基甲酸酯之組成物製備之研磨層結晶性之控制容易，故使控制研磨層之比重或硬度等變得容易。
前述脂環式異氰酸酯列舉為例如異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、降冰片烯二異氰酸酯、氫化4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯(氫化MDI)等。該等脂環式異氰酸酯可單獨使用一種，亦可倂用兩種以上。
前述芳香族異氰酸酯列舉為例如2,4-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、2,2’-二苯基甲烷二異氰酸酯、2,4’,二苯基甲烷二異氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、萘二異氰酸酯、1,5-萘二異氰酸酯、對-苯二異氰酸酯、間-苯二異氰酸酯、對-二甲苯二異氰酸酯等芳香族二異氰酸酯類。該等中，就與羥基之反應控制較容易之觀點而言，較好為2,4-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯。該等芳香族異氰酸酯可單獨使用一種，亦可倂用兩種以上。
前述組成物所含之熱塑性聚胺基甲酸酯亦可倂用脂環式異氰酸酯及芳香族異氰酸酯，亦可倂用該等以外之其他異氰酸酯。其他異氰酸酯列舉為例如伸乙基二異氰酸酯、2,2,4-三甲基六伸甲基二異氰酸酯、1,6-六伸甲基二異氰酸酯等脂肪族二異氰酸酯類。
再者，前述組成物中所含熱塑性聚胺基甲酸酯更好含有源自脂環式異氰酸酯之重複單位。藉由含有源自脂環式異氰酸酯之重複單位，使前述熱塑性聚胺基甲酸酯展現適度之硬度，同時可更適當地控制濕潤狀態之表面硬度，且由於柔軟性更大，故適合於本發明之實施。
又，前述組成物中所含之熱塑性聚胺基甲酸酯較好進而含有源自由聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇及聚烯烴多元醇所選出之至少一種之重複單位。藉由包含源自前述例示之多元醇類之重複單位，有進一步改善熱塑性聚胺基甲酸酯之耐水性之傾向。
且，前述組成物中所含之熱塑性聚胺基甲酸酯亦可包含源自鏈延長劑之重複單位。前述鏈延長劑列舉為例如乙二醇、丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、1,4-環己烷二甲醇、3-甲基-1,5-戊二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,4-雙(2-羥基乙氧基)苯等低分子量二價醇。該等中，就與異氰酸酯基之反應控制容易之觀點而言，較好為乙二醇、丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇，更好為1,4-丁二醇。
前述組成物中所含之熱塑性聚胺基甲酸酯相對於熱塑性聚胺基甲酸酯100質量份，較好含有2~60質量份之源自由脂環式異氰酸酯及芳香族異氰酸酯所選出之至少一種重複單位，更好含有3~55質量份。藉由以前述範圍含有源自由脂環式異氰酸酯及芳香族異氰酸酯所選出之至少一種重複單位，可使熱塑性聚胺基甲酸酯展現適當之硬度，同時可適當地控制潤濕狀態之表面硬度，且由於柔軟性變大，故適用於本發明之實施。
前述組成物中所含之熱塑性聚胺基甲酸酯之製造方法並無特別限制，可依據一般聚胺基甲酸酯之製造方法(例如，過去習知之總括法或預聚物法等)製造。
1.1.1.2　吸水性高分子化合物
前述組成物可進而含有熱塑性聚胺基甲酸酯以外之高分子化合物。可添加於前述組成物中之其他高分子化合物較好為吸水率成為3~3,000%之高分子化合物(以下亦簡稱為「吸水性高分子化合物」)。藉由添加吸水性高分子化合物可賦予研磨層適度之吸水性，可容易地控制因吸水造成膨潤而產生之研磨層之體積變化。
吸水性高分子化合物中，更好為含有由醚鍵、酯鍵及醯胺鍵選出之至少一種鍵的吸水性高分子化合物。
含有醚鍵之吸水性高分子化合物列舉為例如聚氧乙烯、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基酚醚、聚醚酯醯胺、聚醚醯胺醯亞胺、聚丙二醇、聚氧丙烯丁基醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯山梨糖醇、氧乙烯-表氯醇共聚物、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯共聚物、聚氧伸乙烯月桂基醚、聚氧乙烯十鯨蠟基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯油基鯨蠟基醚、聚氧乙烯聚氧丙二醇、聚氧乙烯聚氧丙烯丁基醚、聚氧乙烯聚氧丙烯己二醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯三羥甲基丙烷、聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚、含有醚鍵之單體與烯烴之共聚物、含有氯之聚醚、聚乙縮醛樹脂、烷基葡萄糖苷、聚氧乙烯脂肪酸胺等。
含有酯鍵之吸水性高分子化合物列舉為例如聚氧乙烯脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、丙烯酸酯共聚物(丙烯酸橡膠)等。前述聚氧乙烯脂肪酸酯列舉為例如單硬脂酸聚乙二醇、聚乙二醇月桂酸酯、聚乙二醇單油酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯等。
含有醯胺鍵之吸水性高分子化合物列舉為例如脂肪酸烷醇醯胺、改質聚醯胺樹脂等。
吸水性高分子化合物之分子量以凝膠滲透層析儀測定之聚苯乙烯換算之重量平均分子量，較好為500~1,000,000，更好為5,000~500,000。
又本發明中之吸水性高分子化合物之吸水率可依據「JIS K6258」，以下述方法求得。首先，將高分子化合物成形為厚度2mm之薄片狀，接著將切割成2cm×2cm大小者浸漬在23℃之水中24小時。測定浸漬前於空氣中之質量(M1)與浸漬後於空氣中之質量(M3)，以下式(1)求得質量變化率，並以此作為吸水率。
吸水率(%)=((M3-M1)/M1)×100...(1)
前述組成物含有吸水性高分子化合物時該吸水性高分子含量，相對於熱塑性聚胺基甲酸酯及吸水性高分子化合物之合計量100質量份，較好為1質量份以上、20質量份以下，更好為3質量份以上、15質量份以下，最好為5質量份以上、10質量份以下。吸水性高分子化合物之含量在前述範圍內時，可容易地將潤濕狀態之體積變化率調整於0.8%以上、5.0%以下之範圍。因此，研磨層之體積變化率在前述範圍時，由於吸水使研磨層表面之軟化變得適度故使被研磨面之平坦性變好，同時可降低研磨缺陷(刮痕)。
1.1.1.3.　水溶性粒子
前述組成物液可進一步含有水溶性粒子。該水溶性粒子在組成物中較好以均勻分散之狀態存在。藉由使用該組成物，獲得水溶性粒子呈均勻分散狀態之研磨層。
前述水溶性粒子使用之目的為藉由與由研磨粒與藥液所成之研磨用水分散液(以下亦稱為「漿液」)接觸，使水溶性粒子自研磨層表面游離，因而形成可保持該漿液之空孔(孔洞)。據此，不使用具有氣泡構造之聚胺基甲酸酯發泡體，而藉由使用水溶性粒子在研磨層表面形成空孔，使漿液之保持更為良好。又，由於在研磨層之表面形成空孔，故可控制潤濕狀態之表面硬度。而且，藉由使用比重大的粒子可使研磨層之比重變大。
含有熱塑性聚胺基甲酸酯之組成物含有水溶性粒子時，就下述各點而言係較佳：(1)藉由使水溶性粒子作為如填料之補強劑而作用，由於可減小前述研磨層之彈性變形，故可改善被研磨面之平坦性，(2)由於為非發泡類之研磨層故機械強度優異，進而(3)由於不需使用均一控制發泡微胞構造之精緻技術，故生產性優異。
前述水溶性粒子並無特別限制，列舉有有機水溶性粒子及無機水溶性粒子。具體而言，列舉為如水溶性高分子之溶解於水中之物質，以及如吸水性樹脂之藉由與水接觸而膨潤或凝膠化且可自研磨層表面游離之物質。
構成前述有機水溶性粒子之材料列舉為例如糖類(澱粉、糊精及環糊精等多糖類、乳糖、甘露糖醇等)、纖維素類(羥基丙基纖維素、甲基纖維素等)、蛋白質、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚環氧乙烷、磺化聚異戊間二烯、磺化異戊間二烯共聚物等。
構成前述無機水溶性粒子之材料列舉為例如乙酸鉀、硝酸鉀、碳酸鉀、碳酸氫鉀、溴化鉀、磷酸鉀、硫酸鉀、硫酸鎂、硝酸鈣等。
構成前述水溶性粒子之材料，構成有機水溶性粒子或無機水溶性粒子之材料可單獨使用一種，亦可倂用兩種以上。又，就可使研磨層之硬度與其他機械強度成為適當值之觀點而言，水溶性粒子以實心較好。
前述組成物中之水溶性粒子之含量，相對於熱塑性聚胺基甲酸酯100質量份，較好為3~150質量份。水溶性粒子之含量在上述範圍內時，在化學機械研磨中顯示高的研磨速度，且可製造具有適當硬度及其他機械強度之研磨層。
前述水溶性粒子之平均粒徑較好為0.5~200μm。由使水溶性粒子自化學機械研磨墊之研磨層表面游離而形成之空孔之大小較好為0.1~500μm，更好為0.5~200μm。水溶性粒子之平均粒徑在前述範圍內時，顯示高的研磨速度，且可製造具有機械強度優異之研磨層之化學機械研磨墊。
1.1.2.　比重
本實施形態之化學機械研磨墊所具備之研磨層之比重為1.15以上、1.30以下，較好為1.18以上、1.27以下。研磨層之比重在前述範圍內時，由於研磨層之硬度變適度故可使被研磨面之平坦性變好，同時研磨層對於被研磨面之凹凸之彈性變形(追隨性)變適度故可降低研磨缺陷(刮痕)。研磨層之比重未達前述範圍時，研磨層之硬度太低，使被研磨面之平坦性變差故而不佳。又，研磨層之比重超過前述範圍時，研磨層之硬度太高，而增大研磨缺陷(刮痕)故而不佳。
又，考慮目前已知之聚胺基甲酸酯之比重以及研磨層之適度硬度之均衡時，研磨層之比重上限為1.30以下。為了製備比重超過1.30之研磨層，有必要於研磨層中含有胺基甲酸酯以外之比重大的材料。例如，可將如二氧化矽或氧化鋁之比重大之材料作為填料混合於胺基甲酸酯中，製作比重超過1.30之研磨層。然而，該情況下，由於利用混合填料增大研磨層之硬度，使被研磨面之刮痕大幅惡化故無法發揮如本發明之研磨層之作用效果。
本發明中，研磨層之比重可依據「JIS Z8807」之方法測定。具體而言，將已知重量之試料置入加入水之Le Chatelier比重瓶中，由試料造成之液面上升得知試料之體積，自試料之質量與體積求得比重。
再者，本實施形態之化學機械研磨墊所具備之研磨層就成為前述範圍之比重之觀點而言，較好為非發泡類。又，本發明中，所謂非發泡類意指實質上未含氣泡之研磨層。僅只於參考，目前市售之具備發泡類之研磨層之胺基甲酸酯墊，例如ROHM&HAAS公司製造之「IC1000」等之一般市售研磨墊之比重為0.40~0.90左右。
1.1.3. Duro D硬度
本實施形態之化學機械研磨墊所具備之研磨層之Duro D硬度為50D以上、80D以下，較好為55D以上、80D以下，更好為55D以上、75D以下，最好為60D以上、70D以下。
圖1A及圖1B為說明研磨層中之Duro D硬度之概念的模式圖。模擬圖1A所示之研磨步驟，自上方對研磨層10施加荷重時，如圖1B所示研磨層10撓曲。所謂Duro D硬度為顯示該種研磨步驟中施加荷重時之研磨層10之巨觀撓曲程度之指標。該硬度亦可由後述之測定方法獲得理解。因此，研磨層之Duro D硬度在前述範圍時，由於研磨層之Duro D硬度適中便被研磨面之平坦性變良好，同時由於研磨層對被研磨面之凹凸的之彈性變形(追隨性)適中故可降低研磨缺陷(刮痕)。研磨層之Duro D硬度未在前述範圍時，由於被研磨面之平坦性惡化故較不佳。又，研磨層之Duro D硬度超過前述範圍時，研磨層缺陷(刮痕)增大故而不佳。
本發明中，被研磨層之Duro D硬度可依據「JIS K6253」之方法測定。具體而言，將試驗片放至於平坦堅固之面上，將D型硬度計(Durometer)之加壓板平行地維持在試驗片表面上，且使壓針相對於試驗片之表面成直角之方式保持D型硬度計，以未賦予衝擊之方式使加壓板接觸試驗片。壓針前端係在距離試驗片端12mm以上之位置測定。使加壓板接觸試驗片後，於15秒後進行讀取。測定點數係在距離6mm以上之位置處測定5次，以其中間值作為Duro D硬度。
1.1.4.　拉伸時之殘留變形
本實施形態之化學機械研磨墊具備之研磨層拉伸時之殘留變形較好為2%以上、10%以下，更好為2%以上、9%以下。
一般而言，於研磨層表面設有細微孔及/或凹部，研磨屑或研磨墊屑緩慢累積於其中引起阻塞使研磨特性劣化。因此，藉由以鑽石之研磨石修整(以下亦稱為「鑽石調整」)，研削成為阻塞狀態之研磨層表面，自表面露出下一個與初期狀態相同之面並使用。該鑽石調整時會因研磨層表面之毛邊而出現研磨墊屑。
圖2為說明研磨層拉伸時殘留變形之概念的模式圖。圖3A至圖3E為說明研磨層拉伸時之殘留變形概念的圖2中區域I之擴大圖。如圖2所示，鑽石調整時利用修整機(dresser) 20以圖2之箭頭方向旋轉而研削研磨層10之表面。如圖3A至圖3B所示，修整研磨層10時，研磨層10表面之一部分在修整機20上拉伸而伸長。因此，如圖3C所示，因切斷研磨層10表面之一部份而發生研磨墊屑10a。另一方面，如圖3D所示，未切斷之伸長部分10b由於研磨層之彈性而恢復至原先狀態時收縮，但如圖3E所示，對應於研磨層之殘留變形而產生毛邊部10b’。如此研磨層拉伸時之殘留變形為顯示鑽石調整時研磨層表面之毛邊程度之指標。
研磨層拉伸時之殘留變形在前述範圍內時，會降低因鑽石調整之研磨墊屑發生或研磨層表面之毛邊。且，可減小研磨層對被研磨面(晶圓等之表面)凹凸之變形。據此，可改善被研磨面之平坦性，同時降低研磨缺陷的發生。研磨層拉伸時之殘留變形未達2%時，研磨層之表面經鑽石調整時會使產生之研磨墊屑增加，此會於研磨步驟中混入而有增大研磨缺陷之情況故不適合。另一方面，研磨層拉伸時之殘留變形超過10%時，研磨層之表面經鑽石調整時之研磨層表面之毛邊增加，研磨層對於被研磨面凹凸之變形變大，而有被研磨面之平坦性惡化之情形故而不佳。
再者，本發明中，研磨層拉伸時之殘留變形可依據「JIS K6270」之方法測定。試驗裝置係由保持試驗片之一端之固定測之治具、保持試驗片另一端進行往復運動之治具、以一定頻率及一定振幅使治具往復之驅動裝置、顯示治具往復運動次數之計數器等所構成。具體之測定方法為將兩片啞鈴型試驗片安裝於治具上並驅動試驗裝置，重複次數1×103 次後停止。於對1個試驗片施加應力之位置停止，測定1分鐘後之試驗片標線間距離。再者，反覆100次後，再對另一個試驗片進行同樣測定。試驗頻率通常在1~5Hz之範圍進行。由試驗前之標線間距離Io 、於重複拉伸後未產生變形之狀態時之標線間距離In ，由下述式(2)算出拉伸時之殘留變形(%)。
拉伸時之殘留變形(%)=((In -Io )/Io )×100...(2)
又，測定時之溫度及濕度係以「JIS K6250」之「6.1試驗室之標準溫度」及「6.2.試驗室之標準濕度」為準。亦即，試驗室之標準溫度設為23℃，容許誤差設為±2℃。試驗室之標準濕度以相對濕度設為50%，容許誤差設為±10%。
1.1.5.　體積變化率
本實施形態之化學機械研磨墊所具備之研磨層較好為將研磨層浸漬於23℃之水中24小時時之體積變化率為0.8%以上、5%以下，更好為1%以上、3%以下。
圖4A及圖4B為說明研磨層中之體積變化率概念之模式圖。化學機械研磨墊係經常暴露於研磨作業中之漿液中。因此，如圖4A所示之吸水前以特定尺寸或形狀製作之研磨層10之凹部30，如圖4B所示因吸水而膨潤，尤其是凹部30之尺寸或形狀，毛邊之程度等會產生變化。浸漬於水中時之體積變化率在前述範圍時，因吸水而膨潤使研磨層表面適度軟化，故可降低刮痕之發生。體積變化率未達前述範圍時，因吸水造成之膨潤較小使研磨層表面之軟化不足，故無法充分發揮降低刮痕產生之效果。體積變化率超過前述範圍時，因吸水造成之膨潤過大，雖可降低刮痕之發生，但被研磨物之平坦性變差。尤其是在研磨面上形成凹部圖形時，因吸水造成之膨潤過大時使凹部圖型之形狀或尺寸隨著研磨時間而變化，會有無法獲得安定之研磨特性之情況。因此，研磨層表面雖較好由於軟化而膨潤，但過度膨潤由於引起研磨表面之變形故較不佳。
再者，本發明之研磨層之體積變化率係依據「JIS K6258」，利用以下方法測定。首先，將成形成厚度2.8mm之研磨層切割成2cm×2cm之大小，將其浸漬於23℃之水中24小時。測定浸漬前之空氣中質量(M1)與浸漬前之水中質量(M2)，浸漬後之空氣中質量(M3)與浸漬後之水中質量(M4)，以下式(3)計算出體積變化率。
體積變化率(%)=(((M3-M4)-(M1-M2))/(M1-M2))×100　…(3)
1.1.6.　潤濕狀態之表面硬度
本實施形態之化學機械研磨墊所具備之研磨層之潤濕狀態下之表面硬度較好為2N/mm2 以上、10N/mm2 以下，更好為3N/mm2 以上、9N/mm2 以下，最好為4N/mm2 以上、8N/mm2 以下。研磨層之潤濕狀態下之表面硬度為表示實際使用CMP時之研磨層之表面硬度之指標。圖5A及圖5B為說明研磨層表面硬度之態念之模式圖。如圖5A所示，將微小尺寸之探針40朝研磨層10之表面壓入。此時，如圖5B所示，探針40正下方之研磨層10朝探針40之周圍壓出而變形。因此，所謂表面硬度為表示研磨層之極表面之變形或撓曲程度之指標。亦即，如圖1A及圖1B所示之毫米單位之硬度測定法的前述Duro D硬度為相對於表示研磨層整體之巨觀硬度之數據所獲得，如圖5A及圖5B所示之研磨層之潤濕狀態下之表面硬度測定係以表示研磨層之極表面之巨觀硬度之數據所獲得。實際使用CMP時之研磨層壓入深度自5微米至50微米。因此，為了判斷如此研磨層之極表面之柔軟性較好利用研磨層之潤濕狀態之表面硬度加以判斷。研磨層之潤濕狀態之表面硬度在前述範圍時，由於研磨層之極表面之柔軟性變為適中故可減低研磨缺陷(刮痕)。研磨層之潤濕狀態下之表面硬度未達上述範圍時，被研磨面之平坦性惡化故不佳。另外，研磨層之潤濕狀態下之表面硬度超過前述範圍時，有研磨缺陷(刮痕)增大之情況故較不佳。再者，本發明中，研磨層之潤濕狀態下之表面硬度係表示針對浸漬於23℃之水中4小時之研磨層，使用FISCHER公司製造之奈米壓痕試驗機(Nano Indenter)(製品名：HM2000)，測定以300mN壓下時之萬能硬度(HU)。
1.1.7.　研磨層之形狀及凹部
研磨層之平面形狀並無特別限制，例如可為圓形。研磨層之平面型狀為圓形狀時，其大小較好為直徑150mm~1200 mm，更好為直徑500mm~1000mm。研磨層之厚度較好為0.5mm~5.0mm，更好為1.0mm~4.0mm，最好為1.5mm~3.5mm。
於研磨面亦可形成多數凹部。前述凹部係為了在CMP之際保持所供給之漿液，且將其均勻分配至研磨面上，同時具有使研磨屑、研磨墊屑及使用過之漿液等之廢棄物暫時滯留，成為排出於外部用之路徑之功能。
凹部之深度較好為0.1mm以上，更好為1.0mm~2.5mm，最好為0.2mm~2.0mm。凹部之寬度較好為0.1mm以上，更好為0.1mm~5.0mm，最好為0.2mm~3.0mm。研磨面中，鄰接之凹部之間隔較好為0.05mm以上，更好為0.05mm~100 mm，最好為0.1mm~10mm。另外，凹部之寬度與鄰接之凹部間之距離的和(即間距)較好為0.15mm以上，更好為0.15mm~105mm，最好為0.6mm~13mm。凹部為可以前述範圍之一定間隔設置而形成者。藉由形成具有前述範圍之形狀之凹部，使被研磨面之刮痕降低效果優異，可容易地製造壽命長之化學機械研磨墊。
前述各較佳範圍可為各種組合。亦即，較好例如深度0.1mm以上，寬度0.1mm以上，間隔0.05mm以上，更好為深度0.1mm~2.5mm，寬度0.1mm~5.0mm，間隔0.05m~100mm，最好為深度0.2mm~2.0mm，寬度0.2mm~3.0mm，間隔0.1mm~10mm。
用以加工前述凹部之工具可使用特開2006-167811號公報、特開2001-18164號公報，特開2008-183657號公報等所述之形狀的多刃工具。使用之工具之切削刃亦可具有由鑽石，或Ti、Cr、Zr、V等週期表第4、5、6族金屬所選出之至少一種金屬元素與由氮、碳及氧所選出之至少一種非金屬元素所構成之塗佈層。而且塗佈層不限於僅設一層，亦可設置材料不同之複數層。該塗佈層之膜厚較好為0.1~5 μm，更好為1.5~4μm。塗佈層之成膜可依據工具材質、塗佈材質等適當選擇使用電弧離子電鍍裝置等習知之技術。
1.1.8.　製造方法
本實施形態中使用之研磨層係藉由使含有前述熱塑性聚胺基甲酸酯組成物成型而獲得。組成物之混練可利用習知之混練機等進行。混練機列舉為例如輥、捏合機、班伯里混練機、擠出機(單軸、多軸)等。自組成物使研磨層成型之方法只要可在120~230℃下使可塑化之前述組成物藉由壓製成形、擠出成型或射出成形，且藉由可塑化‧薄片化之方法成型即可。藉由適當調整該成型條件可控制比重或硬度。
如此成型後，亦可藉由切削加工於研磨面上形成凹部。又，亦可藉由使用形成成為凹部之圖型之模具使上述組成物經模具成型，與研磨層之概略形狀一起同時形成凹部。
1.2.　支撐層
本實施形態之化學機械研磨墊有僅以前述研磨層構成之情況，但亦可在前述研磨層之與研磨面為相反面設置支撐層。
支撐層係在化學機械研磨墊中用於將研磨層支撐於研磨裝置用壓盤上。支撐層可為接著層，亦可在兩面上具有接著層之緩衝層。
接著層可例如由黏著片所構成。黏著片之厚度較好為50μm~250μm。藉由具有50μm以上之厚度，可充分緩和來自研磨層之研磨面側之壓力，藉由具有250μm以下之厚度，可獲得凹凸不會對研磨性能帶來影響之程度的具有均勻厚度之化學機械研磨墊。
黏著片之材質只要可將研磨層固定於研磨裝置用壓盤上即無特別限制，但較好為比研磨層之彈性率更低之丙烯酸系或橡膠系之材質。
黏著片之接著強度只要是可將化學機械研磨墊固定於研磨裝置用壓盤上即無特別限制，但以「JIS Z0237」之規格測定黏著片之接著強度時，其接著強度較好為3N/25mm以上，更好為4N/25mm以上，最好為10N/25mm以上。
緩衝層若為比研磨層硬度低之材質所構成，則其材質並無特別限制，可為多孔質體(發泡體)或非多孔質體。緩衝層列舉為例如使發泡聚胺基甲酸酯成形之層。緩衝層之厚度較好為0.1mm~5.0mm，更好為0.5mm~2.0mm。
2.　化學機械研磨方法
本實施形態之化學機械研磨方法之特徵為使用前述化學機械研磨墊進行化學機械研磨。前述之化學機械研磨墊係由含有熱塑性聚胺基甲酸酯之組成物形成，且具有兼具特定範圍之比重及硬度之研磨層。因此，依據本實施形態之化學機械研磨方法，尤其可同時達到CMP步驟中之被研磨面平坦性的提高及研磨缺陷(刮痕)的減低。
本實施形態之化學機械研磨方法可使用市售之化學機械研磨裝置。市售之化學機械研磨裝置列舉為例如型號「EPO-112」、型號「EPO-222」(以上為荏原製作所股份有限公司製造)；型號；「LGP-510」、型號「LGP-552」(以上為Lapmaster-SFT公司製造)；型號「Mirra」、型號「Reflexion LK」(以上為Applied Material公司製造)等。
另外，作為漿液可依據研磨對象(銅膜、絕緣膜、低介電率絕緣膜等)適當選擇最適合者。
3.　實施例
以下利用實施例詳細說明本發明，但本發明並不受該等實施例之任何限制。
3.1　化學機械研磨墊之製造 3.1.1.　實施例1
利用溫度調整成200℃之Ruder混練50質量份之非脂環式熱塑性聚胺基甲酸酯(BASF公司製造，商品名「Elastollan 1174D」，硬度70D)、50質量份之脂環式熱塑性聚胺基甲酸酯(BASF公司製造，商品名「Elastollan 1197A」，硬度61D)、29質量份之作為水溶性粒子之β-環糊精(鹽水港精糖股份有限公司製造，商品名「DEX PEARL β-100」，平均粒徑20μm)，製作熱塑性聚胺基甲酸酯組成物。使製作之熱塑性聚胺基甲酸酯組成物在壓製模具內以180℃壓縮成型，製作直徑845mm，厚度3.2mm之圓柱狀成型體。接著，以砂紙研磨所製作之成型體表面，調整厚度，再以切削加工機(加藤機械股份有限公司製造)形成寬度0.5mm、深度1.0mm，間距1.5mm之同心圓狀之凹部且切掉外圍部分，獲得直徑600mm、厚度2.8mm之研磨層。如此製作之研磨層中之未形成凹部之面上層合雙面膠帶#422JA(3M公司製造)，製作化學機械研磨墊。
3.1.2.　實施例2~7、比較例1~3
除將組成物之各成分之種類及含量換成表1或表3中所述者以外，餘與實施例1同樣製作實施例2~7、比較例1~3之化學機械研磨墊。
3.1.3.　實施例8、9
於空氣氛圍氣下，於具備攪拌機之2L四頸可分離燒瓶中投入38質量份之聚氧乙烯雙酚A醚(日油股份有限公司製造，商品名「UNIOL DA400」)及31質量份聚四伸甲基二醇(保土谷化學工業股份有限公司製造，商品名「PTG-1000SN」，Mn=1012)，且調溫至40℃並攪拌。接著，於前述燒瓶內添加31質量份之在80℃油浴中溶解之4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯(日本聚胺基甲酸酯工業股份有限公司製造，商品名「MILLIONATE MT」)，攪拌15分鐘並混合。接著，將所得混合物延展至經表面加工之SUS製的墊上，在110℃靜置1小時進行反應，再於80℃退火16小時，獲得熱塑性聚胺基甲酸酯A。除使用聚胺基甲酸酯A作為熱塑性聚胺基甲酸酯，並將組成物之其他成分及含量變更為表1所述者以外，餘與實施例1同樣製作化學機械研磨墊。
3.1.4.　實施例10
利用溫度調整成180℃之RUDER混練67質量份之熱塑性聚胺基甲酸酯(BASF公司製造，商品名「Elastollan 1174D」)、30質量份之熱塑性聚胺基甲酸酯(BASF公司製造，商品名「Elastollan 1197A」)、3質量份之聚烯烴-聚醚共聚物(三洋化成工業股份有限公司製造，商品名「PELESTAT 300」，吸水率38%之吸水性高分子化合物)、20質量份之作為水溶性粒子β-環糊精(鹽水港精糖土份有限公司製造，商品名「DEX PEARL β-100」)，製備熱塑性聚胺基甲酸酯組成物。除使用如此製作之組成物以外，餘與實施例1同樣製作化學機械研磨墊。
3.1.5.　實施例11~14
除將組成物之各成分種類及含量變更為表2所述者以外，餘與實施例1同樣製作實施例11~14之化學機械研磨墊。
3.1.6.　比較例4
於空氣氛圍氣下，於具備攪拌機之2L四頸可分離燒瓶中投入25質量份之末端經羥基化之聚丁二烯(日本曹達股份有限公司製造，商品名「NISSO PB G-1000」)及35.8質量份之聚四伸甲基二醇(保土谷化學工業股份有限公司製造，商品名「PTG-1000SN」)，且調溫至40℃並攪拌。接著，於前述燒瓶內添加30.5質量份之在80℃油浴中溶解之4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯(日本聚胺基甲酸酯工業股份有限公司製造，商品名「MILLIONATE MT」)，攪拌10分鐘並混合後，添加8.4質量份之3-甲基-1,5-戊二醇(KURARAY股份有限公司製造，商品名「MPD」)，並攪拌‧混合。接著，將所得混合物延展至經表面加工之SUS製的墊上，於110℃靜置1小時進行反應，再於80℃退火16小時，獲得熱塑性聚胺基甲酸酯B。除使用聚胺基甲酸酯B作為熱塑性聚胺基甲酸酯，將組成物之其他成分及含量變更為表3中所述者以外，餘與實施例1同樣製作化學機械研磨墊。
3.1.7.　比較例5
使用市售之化學機械研磨墊(ROHM&HAAS公司製造，商品名「IC1000」，利用熱交聯聚胺基甲酸酯製作研磨層)。以後述方法評價研磨層之物性，比重為0.81，Duro D硬度為63D，表面硬度為14.5N/mm2 。
3.1.8.　比較例6
於1,2-聚丁二烯(JSR股份有限公司製造，商品名「RB830」，硬度47D)100質量份中混合38質量份之作為水溶性粒子之β-環糊精(鹽水港精糖股份有限公司製造，商品名「DEX PEARL β-100」，平均粒徑20μm)，獲得組成物。對於所得組成物100質量份，再添加1質量份之有機過氧化物(日油股份有限公司製造，商品名「PERCUMYL D-40」)並經混練獲得組成物後，與實施例1同樣製作由含有水溶性粒子之熱交聯聚丁二烯樹脂所成之化學機械研磨墊。
再者，表1至表3中各成分之簡稱如下。
‧「PU1-1」：非脂環式熱塑性聚胺基甲酸酯(BASF公司製造，商品名「Elastollan 1174D」，硬度70D)
‧「PU1-2」：非脂環式熱塑性聚胺基甲酸酯(BASF公司製造，商品名「Elastollan 1164D」，硬度64D)
‧「PU1-3」：非脂環式熱塑性聚胺基甲酸酯(BASF公司製造，商品名「Elastollan 1180A」，硬度41D)
‧「PU2-1」：脂環式熱塑性聚胺基甲酸酯(BASF公司製造，商品名「Elastollan NY1197A」，硬度61D)
‧「PU2-2」：脂環式熱塑性聚胺基甲酸酯(BASF公司製造，商品名「Elastollan NY1164A」，硬度64D)
‧「β-CD」：β-環糊精(平均粒徑20μm，鹽水港精糖股份有限公司製造，商品名「DEX PEARL β-100」)
‧「熱交聯聚丁二烯樹脂：1,2-聚丁二烯「硬度47D，JSR股份有限公司製造，商品名「RB830」」
‧「有機過氧化物」：二枯基過氧化物(日油股份有限公司製造，商品名「PERCUMYL D-40」，交聯劑)
‧「PM1」：聚烯烴-聚醚共聚物(三洋化成工業股份有限公司製造，商品名「PELESTAT 300」，吸水率38%)
‧「PM2」：聚環氧烷(住友精化股份有限公司製造，商品名「AQUA COKE TWB」，吸水率2050%)
3.2.　研磨層之物性測定 3.2.1.　比重
針對前述「3.1.　化學機械研磨墊之製造」中製作之研磨層及IC1000之研磨層測定比重。研磨層之比重係依據「JIS Z8807」測定。結果一倂示於表1至表3。
3.2.2.　Duro D硬度
針對前述「3.1.　化學機械研磨墊之製造」中製作之研磨層及IC1000之研磨層測定Duro D硬度。研磨層之Duro D硬度係依據「JIS K6253」測定。結果一倂示於表1至表3。
3.2.3.　拉伸時之殘留變形
由前述「3.1.　化學機械研磨墊之製造」中製作之研磨層及IC1000之各研磨層之未形成凹部之部份製作試驗片，且測定拉伸時之殘留變形。拉伸時之殘留變形係依據「JIS K6270」測定。又，測定時之溫度為23℃，濕度以相對濕度為50%。結果一倂示於表1至表3。
3.2.4.　體積變化率
針對前述「3.1.　化學機械研磨墊之製造」中製作之研磨層及IC1000之研磨層測定體積變化率。研磨層之體積變化率係依據「JIS K6258」，利用以下方法測定。首先，將成形成厚度2.8mm之研磨層切割成2cm×2cm之方形，以此作為測定用試料。將該測定用試料浸漬於23℃之水中24小時。使用電子天平(CHO BALANCE股份有限公司製造，型號「JP-300」)測定浸漬前之空氣中質量(M1)與浸漬前之水中質量(M2)，浸漬後之空氣中質量(M3)與浸漬後之水中質量(M4)，且以下式(3)計算出體積變化率。結果一倂示於表1至表3。
體積變化率(%)=(((M3-M4)-(M1-M2))/(M1-M2))×100...(3)
3.2.5.　潤濕狀態之表面硬度
針對前述「3.1.化學機械研磨墊之製造」中製作之研磨層及IC1000之研磨層測定研磨層之潤濕狀態之表面硬度。研磨層之潤濕狀態之表面硬度係針對浸漬於23℃之水中4小時之研磨層，使用奈米壓痕試驗機(FISCHER公司製造，型號「HM2000」)，測定以300mN壓下時之萬能硬度(HU)作為表面硬度。結果一倂示於表1至表3。
3.3.　化學機械研磨之評價
將前述「3.1.化學機械研磨墊之製造」中製作之化學機械研磨墊安裝於化學機械研磨裝置(荏原製作所公司製造，型號「EPO-112」)上，使用修整機(ALLIED公司製造，商品名「#325-63R」)，台轉數20rpm，修整轉數19rpm，修整荷重5.1kgf之條件進行修整30分鐘。隨後，使用經修整之化學機械研磨墊以下列條件進行化學機械研磨，評價研磨特性。
‧研磨頭轉數：61rpm
‧研磨頭荷重：3psi(20.6kPa)
‧台轉數：60rpm
‧漿液供給速度：300cm3 /分鐘
‧漿液：CMS8401/CMS8452(JSR股份有限公司製造)
3.3.1.　平坦性之評價
作為被研磨物使用於矽基板上依序層合5,000埃之PETEOS膜後，經「SEMATECH 854」遮罩圖型加工，於其上依序層合250埃之氮化鉭膜、1,000埃之銅晶種膜及10,000埃之銅膜而成之試驗用基板。
以前述「3.3.　化學機械研磨之評價」中所述之條件，化學機械研磨處理前述被研磨物1分鐘，使用導電式膜厚測定器(KLA-Tencor公司製造，型號「OMNIMAP RS75」測定處理前後之膜厚，由處理前後之膜厚及研磨處理時間計算出研磨速度。以研磨開始至隨轉台轉矩電流之變化檢測出之終點之時間計算出於其上Cu清除之終點時間，對於前述貼附圖型之晶圓研磨終點檢出時間之1.2倍之時間後，於寬度100μm之銅配線部與寬度100μm之絕緣部交互連續而成之圖型於對於長度方向為垂直方向之3.0mm連續部分，使用精密階差計(KLA-Tencor公司製造，型號「HRP-240」)，藉由測定配線寬度100μm部份之銅配線之凹陷量(以下亦稱為「凹陷量」)評價凹陷，作為平坦性之指標。其結果一倂示於表1至表3。又，凹陷量較好未達300埃，更好未達250埃，最好未達200埃。
3.3.2.　刮痕之評價
於研磨處理後之前述貼附圖型之晶圓之被研磨面，使用晶圓缺陷檢查裝置(KLA-Tencor公司製造，型號「KLA 2351」)，測定晶圓整面之刮痕條數。其結果一倂列於表1至表3。又，刮痕較好未達40條，更好未達20條，最好未達15條。
3.4　化學機械研磨墊之評價結果
依據表1及表2，實施例1~14之化學機械研磨墊在平坦性、刮痕二項目之研磨特性均獲得較佳之結果。
相對於此，依據表3，比較例1~6之化學機械研磨墊如上述二項目之各研磨特性中，獲得一項目以上不良之結果。比較例1為含有脂環式熱塑性聚胺基甲酸酯之化學機械研磨墊，但由於未滿足比重之要件而平坦性變不良。且，比較例2雖為含有非脂環式熱塑性聚胺基甲酸酯之化學機械研磨墊，但由於未滿足Duro D硬度之要求而使刮痕性能變得不良。比較例3雖為含有非脂環式熱塑性聚胺基甲酸酯之化學機械研磨墊，但由於未滿足比重及Duro D硬度之要件故結果為平坦性顯著變差。比較例4雖為含有熱塑性聚胺基甲酸酯B之化學機械研磨墊，但由於未滿足Duro D硬度之要件，結果為平坦性顯著變差。比較例6為含有聚丁二烯及水溶性粒子之化學機械研磨墊，未滿足比重要件，結果亦為平坦性及刮痕二項目之研磨特性均不良。
另外，如比較例5之以具有發泡構造之熱交聯聚胺基甲酸酯構成時，結果亦顯示平坦性及刮痕二項目之研磨特性均不良。
由以上實施例及比較例之結果可清楚了解，本發明之該化學機械研磨墊可藉由規定含有熱塑性聚胺基甲酸酯之研磨層之比重與硬度之均衡，而製造平坦性及刮痕性能優異之化學機械研磨墊。
本發明並不受限於上述之實施形態，而可進行各種變形。例如，本發明包含與實施形態所說明之構成實質上相同之構成(例如，功能、方法與結果為相同構成，或者目的及效果為相同之構成)。另外，本發明包含實施形態中說明之構成的非本質部分經取代之構成。又，本發明包含與實施形態中說明之構成發揮相同作用之構成或可達成相同目的之構成。而且，本發明包含於實施形態中說明之構成中附加習知技術而成之構成。
10．．．研磨層
10a．．．研磨墊屑
10b．．．拉伸部份
10b’．．．毛邊部分
20．．．拋光機
30．．．凹部
40．．．探針
圖1A為用以說明研磨層中之Duro D硬度之概念的模式圖。
圖1B為說明研磨層中之Duro D硬度之概念的模式圖。
圖2為說明研磨層拉伸時之殘留變形之概念的模式圖。
圖3A為說明研磨層拉伸時之殘留變形之概念的圖2中區域I之放大圖。
圖3B為說明研磨層拉伸時之殘留變形之概念的圖2中區域I之放大圖。
圖3C為說明研磨層拉伸時之殘留變形之概念的圖2中區域I之放大圖。
圖3D為說明研磨層拉伸時之殘留變形之概念的圖2中區域I之放大圖。
圖3E為說明研磨層拉伸時之殘留變形之概念的圖2中區域I之放大圖。
圖4A為說明研磨層中之體積變化率之概念的模式圖。
圖4B為說明研磨層中之體積變化率之概念的模式圖。
圖5A為說明研磨層中之表面硬度之概念的模式圖。
圖5B為說明研磨層中之表面硬度之概念的模式圖。

Claims (6)

  1. 一種化學機械研磨墊，其特徵為具有由含有熱塑性聚胺基甲酸酯之組成物所形成之研磨層，前述研磨層之比重為1.15以上、1.30以下，且前述研磨層之Duro D硬度為50D以上、80D以下，且前述研磨層拉伸時之殘留變形為2%以上、10%以下。
  2. 如申請專利範圍第1項之化學機械研磨墊，其中前述研磨層浸漬在23℃之水中24小時時之體積變化率為0.8%以上、5.0%以下。
  3. 如申請專利範圍第1項之化學機械研磨墊，其中前述研磨層浸漬在23℃之水中4小時時之表面硬度為2N/mm2 以上、10N/mm2 以下。
  4. 如申請專利範圍第1項之化學機械研磨墊，其中前述熱塑性聚胺基甲酸酯含有源自由脂環式異氰酸酯及芳香族異氰酸酯所選出之至少一種之重複單位。
  5. 如申請專利範圍第1項之化學機械研磨墊，其中前述組成物進而包含水溶性粒子。
  6. 一種化學機械研磨方法，其係使用如申請專利範圍第1至5項中任一項之化學機械研磨墊進行化學機械研磨。
TW099144979A 2009-12-22 2010-12-21 Chemical mechanical polishing pads and chemical mechanical grinding methods using them TWI507435B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009290213 2009-12-22
JP2009291613 2009-12-24
JP2010169318 2010-07-28
JP2010169319 2010-07-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201130871A TW201130871A (en) 2011-09-16
TWI507435B true TWI507435B (zh) 2015-11-11

Family

ID=44195529

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW099144979A TWI507435B (zh) 2009-12-22 2010-12-21 Chemical mechanical polishing pads and chemical mechanical grinding methods using them

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20120322348A1 (zh)
EP (1) EP2517828A1 (zh)
KR (1) KR20120112476A (zh)
TW (1) TWI507435B (zh)
WO (1) WO2011077999A1 (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5528169B2 (ja) 2010-03-26 2014-06-25 東洋ゴム工業株式会社 研磨パッドおよびその製造方法、ならびに半導体デバイスの製造方法
US9079289B2 (en) * 2011-09-22 2015-07-14 Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. Polishing pad
JP5759888B2 (ja) * 2011-12-28 2015-08-05 東洋ゴム工業株式会社 研磨パッド
JP5893413B2 (ja) 2012-01-17 2016-03-23 東洋ゴム工業株式会社 積層研磨パッドの製造方法
US10995298B2 (en) 2014-07-23 2021-05-04 Becton, Dickinson And Company Self-lubricating polymer composition
US10995175B2 (en) * 2015-10-14 2021-05-04 Becton, Dickinson And Company Thermoplastic polyurethane materials for forming medical devices
WO2020150044A1 (en) * 2019-01-15 2020-07-23 Polyone Corporation Lubricious thermoplastic compounds and thermoplastic articles made therefrom
CN110003426B (zh) * 2019-03-08 2021-05-25 合肥宏光研磨科技有限公司 一种聚氨酯海绵复合抛光盘
KR102298114B1 (ko) * 2019-11-05 2021-09-03 에스케이씨솔믹스 주식회사 연마패드, 이의 제조방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW567114B (en) * 2000-12-01 2003-12-21 Toyo Boseki Polishing pad and manufacture method thereof and buffer layer for polishing pad
JP2008027971A (ja) * 2006-07-18 2008-02-07 Jsr Corp 化学機械研磨パッドおよび化学機械研磨方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MY114512A (en) 1992-08-19 2002-11-30 Rodel Inc Polymeric substrate with polymeric microelements
JP2000017252A (ja) 1998-06-29 2000-01-18 Dainippon Ink & Chem Inc 研磨材組成物及びその研磨材
JP3935927B2 (ja) 2004-12-10 2007-06-27 東邦エンジニアリング株式会社 パッド溝加工用バイト工具およびそれを用いた研磨用パッドの製造方法
JP3299523B2 (ja) 1999-07-08 2002-07-08 東邦エンジニアリング株式会社 硬質発泡樹脂パッドの旋削溝加工用工具
JP3880028B2 (ja) * 1999-08-06 2007-02-14 Ｊｓｒ株式会社 研磨パッド用重合体組成物及びそれを用いた研磨パッド
US6454634B1 (en) * 2000-05-27 2002-09-24 Rodel Holdings Inc. Polishing pads for chemical mechanical planarization
US7192340B2 (en) * 2000-12-01 2007-03-20 Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. Polishing pad, method of producing the same, and cushion layer for polishing pad
WO2002083757A1 (fr) 2001-04-09 2002-10-24 Toyo Boseki Kabushiki Kaisha Composition de polyurethanne et tampon a polir
US20050107007A1 (en) * 2001-12-28 2005-05-19 Shoichi Furukawa Polishing pad process for producing the same and method of polishing
JP4356056B2 (ja) 2002-05-15 2009-11-04 東レ株式会社 樹脂含浸体および研磨パッドおよびその研磨パッドを用いた研磨装置と研磨方法
US6913517B2 (en) * 2002-05-23 2005-07-05 Cabot Microelectronics Corporation Microporous polishing pads
JP4475404B2 (ja) * 2004-10-14 2010-06-09 Ｊｓｒ株式会社 研磨パッド
US20080318505A1 (en) * 2004-11-29 2008-12-25 Rajeev Bajaj Chemical mechanical planarization pad and method of use thereof
US20090061744A1 (en) * 2007-08-28 2009-03-05 Rajeev Bajaj Polishing pad and method of use
JP4708251B2 (ja) 2006-04-19 2011-06-22 日本ポリウレタン工業株式会社 発泡ポリウレタンエラストマーおよびその製造方法並びに鉄道用パッド
JP4237201B2 (ja) * 2006-06-02 2009-03-11 エルピーダメモリ株式会社 半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置
KR101107043B1 (ko) * 2006-08-28 2012-01-25 도요 고무 고교 가부시키가이샤 연마 패드
JP2008183657A (ja) 2007-01-30 2008-08-14 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 単結晶ダイヤモンド多刃工具及びその製造方法
JP5078000B2 (ja) * 2007-03-28 2012-11-21 東洋ゴム工業株式会社 研磨パッド
JP4971028B2 (ja) * 2007-05-16 2012-07-11 東洋ゴム工業株式会社 研磨パッドの製造方法
JP5030695B2 (ja) * 2007-07-19 2012-09-19 住友金属工業株式会社 破断分離性に優れる高炭素鋼およびその製造方法
US20090061743A1 (en) * 2007-08-29 2009-03-05 Stephen Jew Method of soft pad preparation to reduce removal rate ramp-up effect and to stabilize defect rate
JP5347524B2 (ja) * 2008-01-24 2013-11-20 Ｊｓｒ株式会社 化学機械研磨パッドの研磨層形成用組成物、化学機械研磨パッドおよび化学機械研磨方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW567114B (en) * 2000-12-01 2003-12-21 Toyo Boseki Polishing pad and manufacture method thereof and buffer layer for polishing pad
JP2008027971A (ja) * 2006-07-18 2008-02-07 Jsr Corp 化学機械研磨パッドおよび化学機械研磨方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011077999A1 (ja) 2011-06-30
US20120322348A1 (en) 2012-12-20
KR20120112476A (ko) 2012-10-11
TW201130871A (en) 2011-09-16
EP2517828A1 (en) 2012-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI507435B (zh) Chemical mechanical polishing pads and chemical mechanical grinding methods using them
TWI295948B (zh)
JP5347524B2 (ja) 化学機械研磨パッドの研磨層形成用組成物、化学機械研磨パッドおよび化学機械研磨方法
WO2012077592A1 (ja) 化学機械研磨パッドおよびそれを用いた化学機械研磨方法
JP5708913B2 (ja) 化学機械研磨パッドおよびそれを用いた化学機械研磨方法
JP4338150B2 (ja) 発泡ポリウレタンおよびその製造方法
TWI429504B (zh) A polishing pad and a method for manufacturing the same, and a method for manufacturing the glass substrate
JP5276502B2 (ja) 研磨パッド及びその製造方法
JP2011212808A (ja) 研磨パッドおよび研磨パッドの製造方法
WO2022210037A1 (ja) 研磨パッド及び研磨パッドの製造方法
JP5356098B2 (ja) 研磨パッド及びその製造方法
WO2012056512A1 (ja) 研磨パッド及びその製造方法
JP5549111B2 (ja) 化学機械研磨パッドの研磨層形成用組成物、化学機械研磨パッドおよび化学機械研磨方法
JP2017113856A (ja) 研磨パッド及びその製造方法
JP5630609B2 (ja) 化学機械研磨パッドおよびそれを用いた化学機械研磨方法
JP4701066B2 (ja) ポリウレタンフォームおよびその製造方法
JP5630610B2 (ja) 化学機械研磨パッドおよびそれを用いた化学機械研磨方法
WO2022210676A1 (ja) 研磨パッド及び研磨パッドの製造方法
JP2012056021A (ja) 化学機械研磨パッドおよびそれを用いた化学機械研磨方法
JP3497156B1 (ja) 研磨シート用発泡体、その製造方法、研磨シート、及び研磨パッド
JP2023146016A (ja) 研磨パッド及び研磨パッドの製造方法
JP2022155896A (ja) 研磨パッド
JP2023046624A (ja) 研磨パッド
JP2022153967A (ja) 研磨パッド及び研磨パッドの製造方法
TWI441844B (zh) Polishing pad and manufacturing method thereof (1)

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees